近日，中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室向荣研究员团队在热带辐合带降水范围对全球气候变化响应方面取得了最新进展，提出末次冰消期冷期热带辐合带降水范围显著收缩新观点，为未来预测热带地区降水对全球气候变化的响应提供了重要科学依据。相关研究成果发表于Nature Communications (《自然·通讯》)上，杨艺萍副研究员为论文的第一作者，张兰兰研究员和向荣研究员为通讯作者。
热带辐合带（ITCZ）是一条位于赤道附近上空的狭长带状区域，其特点是低气压、强对流和大量降水。这个带状区域具有明显的季节迁移特性，对热带和亚热带地区的水循环有着重要影响。因此，研究热带辐合带降水变迁机理对于预测未来东亚季风降水及其对全球变暖的响应有重要科学意义。
末次冰消期指约1.2-2.0万年前，是地球上末次冰期向温暖的全新世过渡的一个时期。在这个时期，北半球高纬度地区的气候出现了多次冷暖交替变化。关于热带水文气候如何响应北半球高纬地区气候的冷暖变化，学术界存在一些争议。普遍认为，海因里希Ⅰ(Heinrich Stadial I)冷期时（约1.50-1.90万年前），热带辐合带的降雨带向南半球迁移，导致北半球热带和亚热地区的降水减少，气候变得非常干旱。
研究人员通过集成分析大量的亚洲季风区南、北半球两侧的古气候记录，并发现南半球的热带和亚热带地区的降水在海因里希Ⅰ时并没有显著增多。然而，热带印度洋地区的古海洋记录却非常有限，这限制了我们对亚洲季风区热带水文气候对全球气候变化响应的理解。据此，研究人员通过分析位于孟加拉湾南部热带海区的深海沉积钻孔（I106孔）中的浮游有孔虫壳体Mg/Ca比值和氧同位素来重建该区的降水演化过程。该钻孔位于东印度洋热带降雨带的核心区域，浮游有孔虫Globigerinoides ruber主要生活在表层海水，能很好地记录表层海水的温度和海水氧同位素（δ18Osw）（盐度指标）变化，从而反映东印度洋热带地区表层海水盐度及其相关的降水变化（图2）。
图1 热带东印度洋I106孔浮游有孔虫壳体记录的氧同位素、Mg/Ca及其重建的Mg/Ca-温度和海水氧同位素变化
图2 热带东印度洋地区的现代表层海水盐度与海水氧同位素之间呈非常好的线性关系。
研究表明，亚洲季风区南、北两侧在海因里希Ⅰ的早期（约1.83-1.63万年前）时都非常干旱（图3），但在北半球热带低纬地区（约3-9°N）的降水却异常增多（图3，图4）。研究认为，欧亚冰盖率先融水引起的全球平均温度下降和热带厄尔尼诺活动加强，是导致热带辐合带降水范围缩小的主要驱动机制。
“我们本次研究的重要贡献在于发现了热带辐合带降水范围在末次冰消期海因里希Ⅰ的早期出现了缩小的现象，挑战了过去普遍认为的热带辐合带的降雨带在该时期向南半球迁移的观点，并分析了欧亚冰盖融水对热带气候影响的机制过程” 杨艺萍介绍说，这项研究为热带水循环研究以及预测未来热带地区降水对全球气候变化的响应提供了新思路和重要基础。
图3 亚洲季风区海因里希Ⅰ的早期（约1.83-1.63万年前）时的古水文气候记录分布图。
绿色圆圈代表湿润气候；白色圆圈代表干旱气候；红色箭头代表夏季环流(SMC)；蓝色箭头代表冬季环流(WMC)；白色虚线为表层海水盐度分布。SEC为南赤道流；ITF为印尼贯穿流。
图4 亚洲季风区的热带低纬在海因里希Ⅰ的早期（约1.83-1.63万年前）时的湿润古气候记录
该研究工作得到国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金项目、中国科学院南海海洋研究所十四五重大项目等支持。
附件下载：